鋅元素空心陰極燈專用高壓電源的製作方法
2023-10-05 13:37:54 6
專利名稱：鋅元素空心陰極燈專用高壓電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廣泛應用於原子吸收光譜儀、原子吸收分光光度計、原子螢光分
析儀中的鋅元素空心陰極燈專用高壓電源。
背景技術：
現有鋅元素空心陰極燈專用電源產品，控制部分大多採用脈寬調製(P麗)方式來 控制、調節輸出電壓及電流。由於鋅燈負載從起輝到穩態工作的過程中存在較大的負載動 態範圍，而這種單一的控制方式會造成負載有效功率下降，同時也會降低電源的轉換效率 及燈的使用壽命，使整機損耗增加，體積增大，使長期工作的穩定性及可靠性受到影響。
發明內容
鑑於現有技術存在的不足，本發明提供了一種電路設計合理、可靠性及穩定性高 的鋅元素空心陰極燈專用高壓電源。 本發明為實現上述目的，所採取的技術方案是一種鋅元素空心陰極燈專用高壓 電源，包括安裝在殼體內的電源電路，其特徵在於所述電源電路上焊有連接器、連接器、連 接器狀態指示燈；電源電路由輔助電路、預穩控制電路、預穩驅動電路、輸出控制及反饋電 路、輸出驅動及輸出電路組成閉環電路，預穩控制電路與預穩驅動電路連接；
所述輔助電路中的熔斷器F的一端接交流供電輸入L端，，另一端接交流濾波器FL 的1腳，交流供電輸入N端接交流濾波器FL的2腳，交流濾波器FL的3腳和5腳分別接整 流橋BG的1腳和3腳，交流濾波器FL的4腳接大地，電容Cl正極接整流橋BG的2腳，電 容Cl的負極與整流橋BG的4腳相連並接熱地； 所述預穩控制電路中的控制晶片Ul的2腳和5腳相連並接熱地，控制晶片Ul的 1腳分別接電阻R3和電容C7的一端、光電耦合器U5的4腳，電阻R3和電容C7的另一端 與光電耦合器U5的3腳相連並接熱地，光電耦合器U5的1腳接內部供電端Vcc，控制晶片 Ul的6腳接電阻R4的一端，控制晶片Ul的7腳分別接電阻Rl的一端、電容C5正極和二極 管D3的負極，控制晶片Ul的8腳分別接電容C4的正極和電阻R2的一端，電阻R2的另一 端接電容C6的一端和控制晶片Ul的4腳，電容C4和電容C5的負極及電容C6的另一端相 連並接熱地，電阻Rl的另一端接輔助電路中整流橋BG的2腳，二極體D3的正極分別接電 阻R5的一端、二極體D4的負極和電容C8的正極，電阻R5的另一端接電容C9的正極和二 極管D2的負極，二極體D2的正極接輔助線圈的3端，輔助線圈的4端接電容C8和電容C9 的負極、二極體D4的正極及熱地； 所述預穩驅動電路中的電阻R6和電容C2的一端相連後分別接變壓器TRF1初級 線圈的1端和輔助電路中整流橋BG的2腳，電阻R6和電容C2的另一端相連後接二極體D1 的負極，變壓器TRF1初級線圈的2端分別接三極體Tl的漏極和二極體Dl的正極，三極體 Tl的柵極接預穩控制電路中電阻R4的另一端，三極體T1的源極分別接電阻R7和電阻R8 的一端，電阻R7的另一端分別接電容C3的一端和預穩控制電路中控制晶片Ul的3腳，電
4阻R8與電容C3的另一端相連並接熱地； 所述輸出控制及反饋電路中控制晶片U2的13腳和15腳相連並接內部供電端 Vcc，控制晶片U2的16腳接電容C14的正極並作為基準輸出端Vr，電容C14的負極接冷地， 控制晶片U2的1腳和3腳、10腳及12腳相連並接冷地，控制晶片U2的6腳通過電阻R21 接地，控制晶片U2的7腳通過電阻R23接電容C21的一端及控制晶片U2的5腳，控制晶片 U2的8腳接電容C20的一端，控制晶片U2的9腳分別接電阻R22和電容C19的一端，電容 C21、電容C20的另一端與電阻R22及電容C19的另一端相連並接冷地，放大器U3A的1腳 分別接電阻R29和電阻R30及電容C17的一端，電阻R29與電容C17的另一端相連且分別 接放大器U3A的2腳及電阻R25和R26的一端，放大器U3A的3腳分別接電阻R27和R28 及電容C18的一端，電阻R27的另一端接基準輸出端Vr，電阻R28的另一端通過可變電阻 W2接冷地，電阻R26與電容C18的另一端相連並接冷地，電阻R30的另一端接三極體T4的 基極，三極體T4集電極接冷地，三極體T4的發射極通過電阻R31分別接電阻R24的一端和 預穩控制電路中光電耦合器U5的2腳，電阻R24的另一端接二極體D6的正極，放大器U3B 的7腳分別接電阻R20與電容C16的一端、二極體D6的負極，電阻R20與電容C16的另一 端相連後接放大器U3B的6腳及電阻R19的一端，電阻R19的另一端分別接電阻R17和R18 的一端，電阻R17的另一端接預穩輸出Vout，放大器U3B的5腳分別接可變電阻Wl及電阻 R16的一端，電阻R16的另一端與電阻R18的另一端接冷地，可變電阻W1的另一端通過電阻 R15接基準輸出端Vr，穩壓晶片U4的1腳接預穩輸出Vout，U4的3腳接電容C15的正極並 作為內部供電端Vcc，電容C15的負極接穩壓晶片U4的2腳及冷地，放大器U3A的8腳接內 部供電端Vcc，放大器U3A的4腳接冷地； 所述輸出驅動及輸出電路中變壓器TRF1次級線圈的5端通過二極體D5分別接電 容CIO的正極和電感L1的一端，電感L1的另一端分別接電容Cll的正極、電感L2和電阻 R32的一端並作為預穩輸出端Vout，電感L2另一端分別接電容C12的正極和變壓器TRF2 初級線圈的2端，電容CIO、電容Cll及電容C12的負極和電阻R32的另一端與變壓器TRF1 次級線圈的6端相連並接冷地，三極體T2和三極體T3的漏極分別接變壓器TRF2初級線圈 的1端和3端，三極體T2和三極體T3的源極與電阻Rll及電阻R12的一端相連並接冷地， 三極體T2的柵極分別接電阻R9的一端和電阻Rll的另一端，三極體T3的柵極分別接電阻 R10的一端和電阻R12的另一端，電阻R9和電阻RIO的另一端分別接輸出控制及反饋電路 中控制晶片U2的11腳和14腳，變壓器TRF2次級線圈的4端通過電阻R13接輸出0utl， 變壓器TRF2次級線圈的5端分別接二極體D7的正極和二極體D8的負極，二極體D7和二 極管D9的負極相連並分別接電阻R14和電容C13的一端、輸出控制及反饋電路中電阻R25 的另一端並作為電流檢測輸出Idet，二極體D9的正極和二極體D10的負極相連並作為輸出 0ut2，二極體D8和二極體D10的正極以及電阻R14和電容C13的另一端相連並接冷地。
本發明的有益效果是整機對陽極電流(燈電流)具有內部可調及外部監測功能； 輸出的陽極電流紋波小，穩流精度高；整機的長期穩定性好，溫漂小，可靠性高；整體結構 緊湊，同比外形尺寸小，重量較輕，易於安裝。
圖1為本發明殼體的主視立體圖。
圖2為本發明殼體的後視立體圖。 圖3為本發明的電路連接框圖並作為摘要附圖。 圖4為本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3、4所示，鋅元素空心陰極燈專用高壓電源，包括安裝在殼體內的電源 電路，其特徵在於電源電路上焊有連接器1 、連接器2 、連接器3狀態指示燈4 ;電源電路由 輔助電路、預穩控制電路、預穩驅動電路、輸出控制及反饋電路、輸出驅動及輸出電路組成 閉環電路，預穩控制電路與預穩驅動電路連接； 該電源的預穩輸出部分採用固定頻率的電流型開關控制晶片，通過反饋控制其輸 出佔空比來調控預穩輸出。這種電路響應時間快，電流傳感和限制電路簡單、靈活，能有效 抑制噪聲幹擾。 電源整機輸出部分的控制晶片，採用固定頻率、固定脈衝寬度，通過反饋控制、調 節其供電幅值的方式。這種電路在較大的負載動態範圍下，具有很高的轉換效率。
確保輸入、輸出、控制等的各個地間的獨立路徑；合理的PCB布局；優良的變壓器 製作方式；選用低噪聲、低溫漂、高穩定性的元器件；良好地絕緣處理；較完善地電路結構 設計，保障整機電源的長期穩定性及可靠性。 工作、起輝高壓一體化設計，整機採用金屬外殼，並將殼體接地，有很好的電磁屏 蔽作用，提高電源的抗幹擾能力。 連接器1、連接器2、連接器3和狀態指示燈4固定在殼體的一側，連接器2包括輸 出電流檢測Idet、參考地GND，連接器1包括大地端E、交流供電輸入端N、 L，連接器3固定 在殼體的另一側，包括高壓輸出0UT1、高壓輸出0UT2。
工作原理 交流供電輸入(AC220V)通過交流濾波器FL和整流橋BG，在電容Cl兩端得到約 300V的直流電壓，作為預穩驅動部分的供電。同時，經過電阻R1啟動控制晶片U1及整機電
源工作。 由控制晶片Ul及電阻R2、電容C6等組成預穩控制電路，從控制晶片Ul的6腳輸 出的控制脈衝信號加到三極體Tl管的柵極上，並通過其放大作用來驅動高頻變壓器TRF1 的初級線圈，同時從R8上獲取的三極體Tl管工作電流的採樣值被送到控制晶片Ul的3腳， 在變壓器TRF1的輔助線圈上感應的電壓，通過二極體D2、電容C9、電阻R5、二極體D4等的 整流濾波後，再向控制晶片Ul供電，作為控制晶片Ul啟動後的維持電壓。
由控制晶片U2及電阻R21、電容C21等組成的控制電路採用開環輸出，通過控制 晶片U2的11腳和14腳，輸出的控制脈衝信號分別加到三極體T2管和三極體T3管的柵極 上，並通過它們的放大作用來驅動高頻變壓器TRF2的初級線圈，而變壓器TRF1的次級線圈 輸出的交流電壓，通過二極體D5、電容C10、電感L1、電感L2等的整流和濾波，獲得的直流電 壓作為輸出驅動部分的供電。 在變壓器TRF2的次級線圈上產生的交流高壓作為鋅燈供電電源的輸出，輸出的 燈電流，通過二極體D7、二極體D8、二極體D9、二極體D10的整流後，在電阻R14上獲得的電 流採樣信號，通過由電阻R25、電阻R26、電阻R28、可變電阻W2及放大器U3A等組成的電流反饋電路與由電阻R17、電阻R18、可變電阻Wl及放大器U3B等組成的預穩輸出電壓反饋電 路，一起通過光電耦合器U5送到控制晶片U1的l肚卩，控制其輸出佔空比，進而改變預穩輸 出電壓的幅值，最終完成(鋅燈)負載電壓和電流的控制。
權利要求
一種鋅元素空心陰極燈專用高壓電源，包括安裝在殼體內的電源電路，其特徵在於所述電源電路上焊有連接器(1)、連接器(2)、連接器(3)狀態指示燈(4)；電源電路由輔助電路、預穩控制電路、預穩驅動電路、輸出控制及反饋電路、輸出驅動及輸出電路組成閉環電路，預穩控制電路與預穩驅動電路連接；所述輔助電路中的熔斷器F的一端接交流供電輸入L端，，另一端接交流濾波器FL的1腳，交流供電輸入N端接交流濾波器FL的2腳，交流濾波器FL的3腳和5腳分別接整流橋BG的1腳和3腳，交流濾波器FL的4腳接大地，電容C1正極接整流橋BG的2腳，電容C1的負極與整流橋BG的4腳相連並接熱地；所述預穩控制電路中的控制晶片U1的2腳和5腳相連並接熱地，控制晶片U1的1腳分別接電阻R3和電容C7的一端、光電耦合器U5的4腳，電阻R3和電容C7的另一端與光電耦合器U5的3腳相連並接熱地，光電耦合器U5的1腳接內部供電端Vcc，控制晶片U1的6腳接電阻R4的一端，控制晶片U1的7腳分別接電阻R1的一端、電容C5正極和二極體D3的負極，控制晶片U1的8腳分別接電容C4的正極和電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電容C6的一端和控制晶片U1的4腳，電容C4和電容C5的負極及電容C6的另一端相連並接熱地，電阻R1的另一端接輔助電路中整流橋BG的2腳，二極體D3的正極分別接電阻R5的一端、二極體D4的負極和電容C8的正極，電阻R5的另一端接電容C9的正極和二極體D2的負極，二極體D2的正極接輔助線圈的3端，輔助線圈的4端接電容C8和電容C9的負極、二極體D4的正極及熱地；所述預穩驅動電路中的電阻R6和電容C2的一端相連後分別接變壓器TRF1初級線圈的1端和輔助電路中整流橋BG的2腳，電阻R6和電容C2的另一端相連後接二極體D1的負極，變壓器TRF1初級線圈的2端分別接三極體T1的漏極和二極體D1的正極，三極體T1的柵極接預穩控制電路中電阻R4的另一端，三極體T1的源極分別接電阻R7和電阻R8的一端，電阻R7的另一端分別接電容C3的一端和預穩控制電路中控制晶片U1的3腳，電阻R8與電容C3的另一端相連並接熱地；所述輸出控制及反饋電路中控制晶片U2的13腳和15腳相連並接內部供電端Vcc，控制晶片U2的16腳接電容C14的正極並作為基準輸出端Vr，電容C14的負極接冷地，控制晶片U2的1腳和3腳、10腳及12腳相連並接冷地，控制晶片U2的6腳通過電阻R21接地，控制晶片U2的7腳通過電阻R23接電容C21的一端及控制晶片U2的5腳，控制晶片U2的8腳接電容C20的一端，控制晶片U2的9腳分別接電阻R22和電容C19的一端，電容C21、電容C20的另一端與電阻R22及電容C19的另一端相連並接冷地，放大器U3A的1腳分別接電阻R29和電阻R30及電容C17的一端，電阻R29與電容C17的另一端相連且分別接放大器U3A的2腳及電阻R25和R26的一端，放大器U3A的3腳分別接電阻R27和R28及電容C18的一端，電阻R27的另一端接基準輸出端Vr，電阻R28的另一端通過可變電阻W2接冷地，電阻R26與電容C18的另一端相連並接冷地，電阻R30的另一端接三極體T4的基極，三極體T4集電極接冷地，三極體T4的發射極通過電阻R31分別接電阻R24的一端和預穩控制電路中光電耦合器U5的2腳，電阻R24的另一端接二極體D6的正極，放大器U3B的7腳分別接電阻R20與電容C16的一端、二極體D6的負極，電阻R20與電容C16的另一端相連後接放大器U3B的6腳及電阻R19的一端，電阻R19的另一端分別接電阻R17和R18的一端，電阻R17的另一端接預穩輸出Vout，放大器U3B的5腳分別接可變電阻W1及電阻R16的一端，電阻R16的另一端與電阻R18的另一端接冷地，可變電阻W1的另一端通過電阻R15接基準輸出端Vr，穩壓晶片U4的1腳接預穩輸出Vout，U4的3腳接電容C15的正極並作為內部供電端Vcc，電容C15的負極接穩壓晶片U4的2腳及冷地，放大器U3A的8腳接內部供電端Vcc，放大器U3A的4腳接冷地；所述輸出驅動及輸出電路中變壓器TRF1次級線圈的5端通過二極體D5分別接電容C10的正極和電感L1的一端，電感L1的另一端分別接電容C11的正極、電感L2和電阻R32的一端並作為預穩輸出端Vout，電感L2另一端分別接電容C12的正極和變壓器TRF2初級線圈的2端，電容C10、電容C11及電容C12的負極和電阻R32的另一端與變壓器TRF1次級線圈的6端相連並接冷地，三極體T2和三極體T3的漏極分別接變壓器TRF2初級線圈的1端和3端，三極體T2和三極體T3的源極與電阻R11及電阻R12的一端相連並接冷地，三極體T2的柵極分別接電阻R9的一端和電阻R11的另一端，三極體T3的柵極分別接電阻R10的一端和電阻R12的另一端，電阻R9和電阻R10的另一端分別接輸出控制及反饋電路中控制晶片U2的11腳和14腳，變壓器TRF2次級線圈的4端通過電阻R13接輸出Out1，變壓器TRF2次級線圈的5端分別接二極體D7的正極和二極體D8的負極，二極體D7和二極體D9的負極相連並分別接電阻R14和電容C13的一端、輸出控制及反饋電路中電阻R25的另一端並作為電流檢測輸出Idet，二極體D9的正極和二極體D10的負極相連並作為輸出Out2，二極體D8和二極體D10的正極以及電阻R14和電容C13的另一端相連並接冷地。
2.根據權利要求1所述的鋅元素空心陰極燈專用高壓電源，其特徵在於所述連接器(1)、連接器(2)、連接器(3)和狀態指示燈(4)固定在殼體的一側，連接器(2)包括輸出電流檢測Idet、參考地GND，連接器(1)包括大地端E、交流供電輸入端N、 L，連接器(3)固定在殼體的另一側，包括高壓輸出0UT1、高壓輸出0UT2。
全文摘要
本發明涉及一種鋅元素空心陰極燈專用高壓電源，包括安裝在殼體內的電源電路，電源電路上焊有連接器、連接器、連接器狀態指示燈；電源電路由輔助電路、預穩控制電路、預穩驅動電路、輸出控制及反饋電路、輸出驅動及輸出電路組成閉環電路，預穩控制電路與預穩驅動電路連接；本發明的有益效果是整機對陽極電流(燈電流)具有內部可調及外部監測功能；輸出的陽極電流紋波小，穩流精度高；整機的長期穩定性好，溫漂小，可靠性高；整體結構緊湊，同比外形尺寸小，重量較輕，易於安裝。
文檔編號H05B41/28GK101742793SQ20091026020
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者於亮, 劉雲濱, 殷生鳴 申請人:天津市東文高壓電源廠